CN105401935B - 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备 - Google Patents

一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105401935B
CN105401935B CN201510857309.7A CN201510857309A CN105401935B CN 105401935 B CN105401935 B CN 105401935B CN 201510857309 A CN201510857309 A CN 201510857309A CN 105401935 B CN105401935 B CN 105401935B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mrow
msub
bit
drilling
mfrac
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510857309.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105401935A (zh
Inventor
崔猛
葛云华
付永强
李建林
赵靖影
彭锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Petrochina Co Ltd
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Original Assignee
Petrochina Co Ltd
China National Petroleum Corp
CNPC Drilling Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petrochina Co Ltd, China National Petroleum Corp, CNPC Drilling Research Institute Co Ltd filed Critical Petrochina Co Ltd
Priority to CN201510857309.7A priority Critical patent/CN105401935B/zh
Publication of CN105401935A publication Critical patent/CN105401935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105401935B publication Critical patent/CN105401935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明提供一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备。所述方法包括：获取实时钻井数据，利用建立的分析模型处理所述实时钻井数据，获取优化后实时钻井数据；获取钻柱的力学特征数据，将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合得到井下轴向振动强度指数；将获取的钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。利用本发明中各个实施例，可以根据计算得到井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数结合机械钻速为作业人员实时推荐最优钻压，可以提高破岩效率，延长钻头等钻具的使用寿命。

Description

一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备
技术领域
本发明属于油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备。
背景技术
钻柱是钻井施工中的重要钻具之一，是地面钻井设备与井底钻头之间的连接纽带。钻柱与井壁的碰撞、地层不均质等因素导致钻头上载荷的波动较大，使动载以振动的方式传递给钻具自身和地面动力系统，最终使整个钻具组合发生振动，进而导致BHA(井底钻具组合)和仪器损坏。
钻具振动主要分为三种，轴向振动、横向振动及扭摆振动。轴向振动是由于井底钻头的轴向跳动而造成的钻头与地层瞬间脱离接触的现象，因钻头与转柱相连，因此也会带动引发钻柱振动。这种钻头跳动、转柱振动对钻头、井下涡轮钻具以及MWD(随钻测量)井下工具都具有破坏作用，其表现形式为悬重变化幅值增高、频率加快。据BakerHughes的统计，全世界钻井中和振动相关的失效和破坏的经济损失每年达3亿美元，其中大约有三分一是来自钻具轴向振动引发的。
目前，在实际随钻作业过程中，作业人员根据设计或技术员指令施加钻压时通常无法实时判断井下钻具振动的严重程度，无法针对实际钻井条件的变化随时调整钻压。往往在起下钻或钻具疲劳损坏后，才意识到井下振动的严重性，而此时往往已经带来了巨大的经济损失。
发明内容
本发明目的在于提供一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备，可以根据计算得到井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数结合机械钻速得到钻井的最优钻压，可以为作业人员实时推荐最优钻压。利用所述最优钻压进行钻井，可以有效实现实时监控和控制井下轴向振动，提高破岩效率，延长钻头等钻具的使用寿命。
本发明提供的一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备是这样实现的：
一种钻井钻压计算方法，所述方法包括：
获取实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型处理所述实时钻井数据，获取优化后实时钻井数据；
获取钻柱的力学特征数据，将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；
将获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；
基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
可选的实施例中，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压，包括：
当判断所述井下轴向振动强度指数呈递增趋势或达到预设阈值时，计算调整有效钻压、钻头转速后的井下轴向振动强度指数和能效综合指数变化信息，直至所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数满足设置的钻井评价要求；将所述满足所述钻井评价要求时所对应的有效钻压作为钻井的最优钻压。
可选的实施例中，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压，包括：
当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述方法还包括：
在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述方法还包括：
在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
可选的实施例中，所述利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型处理所述实时钻井数据，包括：
计算所述实时钻井数据当前时刻实际测量值与预估值的差值，将所述差值与设置的误差增量的乘积加上所述预估值得到优化后实时钻井数据。
可选的实施例中，所述建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1))
上式中，k表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)表示为获取的所述当前样点的误差增量。
可选的实施例中，采用下式计算得出所述分析模型中的预估值X(k|k-1)和误差增量Kg(k)：
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R)
其中，
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2)
上式中，P(k|k-1)表示为X(k|k-1)对应的方差；P(k-1|k-1)表示为X(k-1|k-1)对应的方差；R表示为设置的第一方差常量；Q表示为设置的第二方差常量。
可选的实施例中，所述将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数，包括：
采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数：
上式中，AVI表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n表示为共振阶数，无量纲；WOB表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)表示为钻柱矩阵的柔度。
可选的实施例中，采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
上式中，i表示为钻头处井深，0表示为井口处，表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li表示为钻柱单位长度，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N。
可选的实施例中，采用下式计算所述能效评价综合指数：
上式中，EFF表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB表示为有效钻压，单位为N，RPM表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB表示为钻头直径，单位为mm，μ表示为钻头滑动摩擦系数。
一种钻井钻压计算装置，所述装置包括：
振动强度指数计算模块，用于获取钻柱的力学特征数据和实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；
能效评价指数计算模块，用于获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数，并利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；
最优钻压计算模块，用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块包括：
第一判断模块，用于当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值或呈递增趋势时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块还包括：
第二判断模块，用于在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块还包括：
第三判断模块，用于在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
可选的实施例中，所述振动强度指数计算模块建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1))
其中，
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R)
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2)
上式中，k表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)表示为获取的所述当前样点的误差增量；
P(k|k-1)表示为X(k|k-1)对应的方差，P(k-1|k-1)表示为X(k-1|k-1)对应的方差，R表示为设置的第一方差常量，所述R取值为0.1；Q表示为设置的第二方差常量，取值为e-6。
可选的实施例中，所述振动强度指数计算模块采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数AVI：
上式中，AVI表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n表示为共振阶数，无量纲；WOB表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)表示为钻柱矩阵的柔度；
采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
上式中，i表示为钻头处井深，0表示为井口处，表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li表示为钻柱单位长度，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N。
可选的实施例中，所述能效评价指数计算模块采用下式计算所述能效评价综合指数：
上式中，EFF表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB表示为有效钻压，单位为N，RPM表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB表示为钻头直径，单位为mm，μ表示为钻头滑动摩擦系数。
一种推荐钻压指示设备，所述设备被设置成，包括：
数据采集单元，用于采集处理计算最优钻压的钻柱力学特征数据、实时钻井数据、钻井工程参数数据；
处理单元，用于利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；还用于利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；还用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速计算钻井的最优钻压；
显示单元，用于显示所述处理单元计算得到的最优钻压。
本发明提供的一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备，可以对钻井过程中井下轴向钻具振动强度进行实时量化评价，同时也能够对轴向振动引发的破岩能量损耗定量评价，可以为作业人员观察井下工况提供准确、可靠的量化依据。本发明中可以基于机械钻速、井下轴向振动指数以及破岩能效综合指数计算得到最优钻压，可以实时提示司钻调整钻压，提高破岩效率，降低钻具损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种钻井钻压计算方法一种实施例的方法流程示意图；
图2是本发明一种钻井钻压计算方法一种实施例的方法流程示意图；
图3是本发明所述钻井钻压计算方法中计算最优钻压的一种应用场景的流程示意图；
图4是本发明提供的钻井钻压计算装置一种实施例的模块结构示意图；
图5是本发明提供的最优钻压计算模块一种实施例的模块结构示意图；
图6是本发明提供的一种推荐钻压指示设备一种实施例的模块结构示意图；
图7是本发明推荐钻压指示设备的应用实例智能指重表的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明可以在钻井作业过程中可以根据钻柱力学特征相关的数据结合井下实时钻井数据计算得到井下轴向振动强度指数，结合计算得到的能效评价综合指数和机械钻速的对应关系可以计算得到钻井的最优钻压。司钻可以根据所述最优钻压调整钻井参数，以达到提高破岩效率和降低轴向振动引发的钻具疲劳损坏度的目的。
下面结合附图对本发明所述的一种钻井钻压计算方法进行详细的说明。图1是本发明所述一种钻井钻压计算方法一种实施例的方法流程图。虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1所示，本发明提供的一种钻井钻压计算方法的一种实施例中，所述方法可以包括：
S1：获取实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型处理所述实时钻井数据，获取优化后实时钻井数据。
一般的，本发明所述钻井钻压计算方法中可以获取当前钻井条件下的一些指定参数的实时钻井数据。本发明中所述实时钻井数据通常可以包括影响井下轴向振动的与所述钻柱相关的参数数据集。具体的实施例中，所述的实时钻井数据可以包括但不限于下述中的一种或多种的组合：
破岩扭矩数据、钻压、转速、泵冲、钻井液密度等实时数据。
然后利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据进行优化，获取优化后实时钻井数据。本发明中可以预先建立钻井作业中的环境噪声、干扰等对数据影响的分析模型，利用所述分析模型修正、优化所述实时钻井数据。所述的分析模型可以根据由开发设计人员根据经验，或者设计需求，或者不同的原理等进行设定，以达到优化所述实时钻井数据，提高数据处理精度的目的。具体的，本发明提供的一种实施例中，所述建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型可以包括：
计算所述实时钻井数据当前时刻实际测量值与预估值的差值，将所述差值与设置的误差增量的乘积加上所述预估值得到优化后实时钻井数据。
本实施例中可以计算实时钻井数据实际测量值与预估值的差值，将所述差值与误差增量计算后加上所述预估值得到的值作为优化后实时钻井数据，经过这样的处理后可以修正因环境、干扰等对数据造成的影响。
本发明另一种实施例提供了一种所述分析模型具体的实施方案。具体的，所述建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型可以为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1)) ……(1)
上式(1)中，k可以表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)可以表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)可以表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)可以表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)可以表示为获取的所述当前样点的误差增量。本发明中所述的预估值和误差增量可以根据数据处理需求或设计需求采用相应的预选设定方式进行计算或者设定。本发明可以提供一种计算所述指定参数的预估值和误差增量的实施方式，具体的，可以采用下述方式分别计算得出上式公式(1)中所述分析模型中的预估值X(k|k-1)和误差增量Kg(k)：
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1) ……(2)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R) ……(3)
其中，
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q ……(4)
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2) ……(5)
上述公式(2)～(5)中，P(k|k-1)可以表示为X(k|k-1)对应的方差，P(k-1|k-1)可以表示为X(k-1|k-1)对应的方差，R可以表示为设置的第一方差常量，本实施例中所述R可以取值为0.1，Q可以表示为设置的第二方差常量，本实施例中可以取值为e-6。
利用本实施例提供的分析模型，如公式(1)以及公式(2)～(5)所示，可以计算得到所述分析模型中的预估值X(k|k-1)和误差增量Kg(k)，进而可以构建噪声与干扰对数据影响的分析模块。
在发明实施例中，可以获取实时钻井数据，然后可以利用预先建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对实时钻井数据进行优化、校正等。上述处理可以减小传感器数据跳点干扰，可以最大程度保证最终数据与真实值的变化趋势相同，与常规、简单的例如取平均值的处理方式相比可以明显提高数据优化、校正效果。
S2：获取钻柱的力学特征数据，将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数。
本发明所述钻井钻压计算方法中可以获取钻柱的力学特征数据，可以将上述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数。所述的力学特征数据一般的可以包括与钻柱物理属性相关的信息参数，例如钻柱长度、半径等。
所述的井下轴向振动强度指数可以通过上述钻柱的力学特征数据、实时钻井数据采用设定的方式进行耦合计算得出，具体的耦合方式可以根据设计人员实际的设计需求进行设置，包括但不限于本发明实施例提供的方式。本发明提供的一种实施例中所述将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数可以包括：
采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数AVI：
上式中，AVI可以表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM可以表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n可以表示为共振阶数，无量纲；WOB可以表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP可以表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)可以表示为钻柱矩阵的柔度。
上述计算AVI的公式中，所述Ch,bit(nΩRPM)可以为钻柱矩阵的柔度，通常表示钻柱是否容易发生振动的性质。本发明提供一种计算所述的Ch,bit(nΩRPM)方式，具体的，本发明的一种实施例中，可以采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
上式中，i可以表示为钻头处井深，0可以表示为井口处，可以表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E可以表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li可以表示为钻柱单位长度，单位为米，可以表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，可以表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N。
本发明中可以获取钻柱的力学特征数据，将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数。当然，本发明中计算得到的所述井下轴向振动强度指数AVI也可以供作业人员实时评估轴向振动的严重性。
S3：将获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数。
进一步的，本发明实施过程中可以将钻井工程参数整合成一个综合指数，可以用于实时平均轴向振动诱发的破岩效率。所述的工程参数具体的可以根据所述综合指数的设计方式进行选取。本发明提供一种计算能效评价综合指数EFF的实施方式，具体的可以采用下式计算所述能效评价综合指数EFF：
上式中：EFF可以表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB可以表示为有效钻压，单位为N，RPM可以表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB可以表示为钻头直径，单位为mm，μ可以表示为钻头滑动摩擦系数。在实际应用中，μ的取值范围可以为0.25-0.5。
本实施例提供的能效评价综合指数的计算方式结合了有效钻压、机械钻速、钻头转速以及与钻头相关的物理参数等的钻井工程参数，可以计算得到更加准确、有效的能实时反映井下轴向振动诱发的破岩效率，为计算最优钻压提供准确、有效的数据支持。当然，所述EFF也可以实时为作业人员提示井下工况，辅助作业人员钻井。
S4：基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
计算获取所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数后，可以结合机械钻速计算得到最优钻压。作业人员可以根据计算得到的最优钻压调整钻井钻压，提高破岩效率，降低井下振动引发的破岩损耗。
一般的，所述计算得到的井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数反映在图表中可以为两条相交的曲线。作业人员可以根据所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数曲线根据实际钻井需求选择合适的钻井钻压，进而得到最优钻压。例如，在满足机械钻速或破岩效率的条件下，可以选择所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数曲线相交的点所对应的钻压为最优钻压，可以将该最优钻压推荐给作业人员进行参考调整。
本发明具体的一种实施例中，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速对应关系计算得到钻井的最优钻压可以包括：
S411：当判断所述井下轴向振动强度指数呈递增趋势或达到预设阈值时，计算调整有效钻压、钻头转速后的井下轴向振动强度指数和能效综合指数变化信息，直至所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数满足设置的钻井评价要求；将所述满足所述钻井评价要求时所对应的有效钻压作为钻井的最优钻压。
一种实施方式中，当判断所述井下轴向振动强度指数呈递增(或上升)趋势时，可以表示井下轴向振动强度变强，此时可以基于计算得到的井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速的对应关系计算调整有效钻压、钻头转速后所述井下轴向振动指数的变化情况。一般的，若计算得到的调整有效钻压及钻头转速后，所述井下轴向振动指数呈递减(下降)趋势，所述能效综合指数的变化在可接受范围内，则可以将此时调整后的有效钻压作为推进的最优钻压。作业人员可以利用所述最优钻压进行钻井。
本发明提供的另一种实施例基于实际钻井应用提供了计算所述最优钻压的实施方式。图2是本发明提供的一种钻井钻压计算方法另一种实施例的方法流程示意图。具体的，如图2所示，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压可以包括：
S401：当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
当然，另一种实施例中，若经过上述步长调整仍不满足所述调整条件时，可以继续进行钻压和钻速调整。因此，本发明的另一种实施例中，所述方法还可以包括：
S402：在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
另一种实施例中，若经过上述步长调整仍不满足所述调整条件时，可以继续进行钻压和钻速调整。因此，本发明的另一种实施例中，所述方法还可以包括：
S403：在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
本发明实施例给出了一种具体计算所述最优钻压的实施方式。在本实施例中所述的第一至第五百分比、预设阈值等参数可以根据计算设计需求进行设置。图3是本发明所述钻井钻压计算方法中计算最优钻压的一种应用场景的流程示意图，如图3所示，在具体的一种实施过中，可以采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
本发明提供的一种钻井钻压计算方法、钻井方法，可以对钻井过程中井下轴向钻具振动强度进行实时量化评价，同时也能够对轴向振动引发的破岩能量损耗定量评价，基于最优机械钻速、轴向振动指数以及破岩能效指数函数关系，实时提示司钻调整钻压，提高破岩效率，降低钻具损耗。
本发明提供的钻井钻压技术方案在钻井作业过程中可以实时计算钻具组合底部转速和钻压变化特征，进而评价井筒内轴向振动的严重程度。同时可以结合利用工程参数计算得到轴向振动引发的破岩能效评价指数以及钻井钻速推荐最优钻压，作业人员可以根据所述最优钻压调整参数，提高破岩效率降、低轴向振动引发的钻具疲劳损坏度。
基于本发明所述的钻井钻压计算方法，本发明提供一种钻井钻压计算装置。图4是本发明所述钻井钻压计算装置一种实施例的模块结构示意图。如图4所示，所述装置可以包括：
振动强度指数计算模块101，可以用于获取钻柱的力学特征数据和实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；
能效评价指数计算模块102，可以用于获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数，并利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；
最优钻压计算模块103，可以用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
本发明提供的钻井钻压计算装置，可以根据计算得到的井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数结合机械钻速确定出当前钻井的最优钻压，可以实时提示司钻调整钻压，提高破岩效率，低轴向振动引发的钻具疲劳损坏度。
本发明所述钻井钻压计算装置的另一种实施例中，所述最优钻压计算模块103可以包括：
第一判断模块1031，可以用于当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值或呈递增趋势时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块103还可以包括：
第二判断模块1032，可以用于在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
可选的实施例中，所述最优钻压计算模块103还可以包括：
第三判断模块1033，可以用于在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
图5是本发明提供的最优钻压计算模块103一种实施例的模块结构示意图。图5中虚线表示可选的实施例中可以包括的模块。
上述所述装置的实施例中，所述最优钻压计算模块103可以采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
本发明提供一种振动强度指数计算模块101的实施方式。本发明所述装置的另一种实施例中，所述振动强度指数计算模块101建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型可以为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1))
上式中，k表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)表示为获取的所述当前样点的误差增量。
其中可以采用下式计算得出所述分析模型中的预估值X(k|k-1)和误差增量Kg(k)：
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R)
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2)
上式中，P(k|k-1)表示为X(k|k-1)对应的方差；P(k-1|k-1)表示为X(k-1|k-1)对应的方差；R表示为设置的第一方差常量，所述R取值为0.1；Q表示为设置的第二方差常量，取值为e-6。
本发明提供一种振动强度指数计算模块101的另一种实施方式。本发明所述装置的另一种实施例中，所述振动强度指数计算模块101采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数AVI：
上式中，AVI表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n表示为共振阶数，无量纲；WOB表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)表示为钻柱矩阵的柔度。
可行的实施例中，可以采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
上式中，i表示为钻头处井深，0表示为井口处，表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li表示为钻柱单位长度，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N。
本发明提供一种振动强度指数计算模块101的另一种实施方式。本发明所述装置的另一种实施例中，所述能效评价指数计算模块102可以采用下式计算所述能效评价综合指数EFF：
上式中，EFF表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB表示为有效钻压，单位为N，RPM表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB表示为钻头直径，单位为mm，μ表示为钻头滑动摩擦系数。
本发明上述实施例提供的钻井钻压计算装置，可以根据计算得到井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数结合机械钻速得到钻井的最优钻压，可以为作业人员实时推荐最优钻压，利用所述最优钻压进行钻井，可以有效实现实时监控和控制井下轴向振动，提高破岩效率，延长钻头等钻具的使用寿命。
本发明提供的所述钻井钻压的计算方法或装置可以应用在油气勘探开发使用的多种终端设置中。例如带有轴向振动监测或控制的系统、仪表设置等。本发明基于实际钻井勘探的应用，结合本发明所述的方法或装置，提供一种推荐钻压指示设备。所述设备具体的可以集成设置在液压指重表中，或者其他的钻压指示装置中，可以将传统的指重表具备根据钻井工况推荐最优钻压的智能化功能，能够提示司钻井下轴向振动强度并及时调整钻压以达到减震提速的目标等，可以大大提高钻井效率，减少钻井损耗，节约钻井成本。图6是本发明提供的一种推荐钻压指示设备一种实施例的模块结构示意图。具体的，如图6所示，本发明提供一种推荐钻压指示设备，所述设备被设置成，可以包括：
数据采集单元201，可以用于采集处理计算最优钻压的钻柱力学特征数据、实时钻井数据、钻井工程参数数据；
处理单元202，可以用于利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；还可以用于利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；还可以用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速计算钻井的最优钻压；
显示单元203，可以用于显示所述处理单元202计算得到的最优钻压。
上述所述处理单元202具体的可以包括如CPU、可编程逻辑控制单元、可执行编程设计语言的微处理器等。所述显示单元203可以包括指重表的仪表盘，可以通过指针指示最优钻压，或者电子显示器/显示屏上显示最优钻压等。
需要说明的是，本发明所述推进钻压指示设备中所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数以及计算所述最优钻压的计算方式等具体的可以参照本发明其他实施例的描述，例如所述设备可以包括本发明实施例中任意一项所述的钻井钻压计算装置，具体描述在此不做赘述。图7是本发明推荐钻压指示设备的应用实例智能指重表的示意图，图7中指针B表示当前有效钻压20，箭头A表示计算优化后的推荐钻压。钻进过程中，司钻可以使指针B跟随箭头A进行实时调整，即可以保证钻头工作在钻速与能耗处于最佳的匹配状态。
本发明提供的推荐钻压指示设备具体的可以应用在实时监测与控制钻具轴向振动的指重表中，将井下自动分析振动软件系统与指重表集成，使其具有显示钻压、悬重变化及自动优化推荐钻压等多种双重功能。这样，指重表不但实现了起下钻及钻进作业过程中传统液压指重表的基本功能，也能够根据井下岩性变化实时优化钻压，缓解井下钻具轴向跳动强度。本发明实施例嵌入式的软硬结合，突破了传统指重表功能局限性，使指重表迈向智能化及信息化阶段，在实时监控钻井过程中能够对井下钻具跳钻的严重程度提供量化依据，以及为作业指示最优钻压，提供钻井效率和降低钻井损耗。
尽管本发明内容中提到地震勘探的力学特征数据、工程参数、分析计算模型、参数设置判断等的数据采集、交互、处理的描述，但是，本发明并不局限于必须是完全标准或者所提及的方式的采集、交互、处理的情况。本发明中各个实施例所涉及的上述描述仅是本发明中的一些实施例中的应用，在某些标准、方法的基础上略加修改后的处理方法也可以实行上述本发明各实施例的方案。当然，在符合本发明上述各实施例的中所述的处理方法步骤的其他无创造性的变形，仍然可以实现相同的申请，在此不再赘述。
虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
本发明中所述的方法、单元、模块、或装置可以以可读程序嵌入控制器方式实现，所述控制器按具体要求实现。例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、AtmelAT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本发明所述装置中的部分单元、模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端仪表设备、服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、手持设备或便携式设备、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (21)

1.一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型处理所述实时钻井数据，获取优化后实时钻井数据；
获取钻柱的力学特征数据，将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；
将获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；
基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
2.如权利要求1所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压，包括：
当判断所述井下轴向振动强度指数呈递增趋势或达到预设阈值时，计算调整有效钻压、钻头转速后的井下轴向振动强度指数和能效综合指数变化信息，直至所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数满足设置的钻井评价要求；将所述满足所述钻井评价要求时所对应的有效钻压作为钻井的最优钻压。
3.如权利要求1所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压，包括：
当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
4.如权利要求3所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
5.如权利要求4所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
6.如权利要求5所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型处理所述实时钻井数据，包括：
计算所述实时钻井数据当前时刻实际测量值与预估值的差值，将所述差值与设置的误差增量的乘积加上所述预估值得到优化后实时钻井数据。
8.如权利要求7所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1))
上式中，k表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)表示为获取的所述当前样点的误差增量。
9.如权利要求8所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，采用下式计算得出所述分析模型中的预估值X(k|k-1)和误差增量Kg(k)：
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R)
其中，
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2)
上式中，P(k|k-1)表示为X(k|k-1)对应的方差；P(k-1|k-1)表示为X(k-1|k-1)对应的方差；R表示为设置的第一方差常量；Q表示为设置的第二方差常量。
10.如权利要求1至6中任意一项所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，所述将所述优化后实时钻井数据与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数，包括：
采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数AVI：
<mrow> <mi>A</mi> <mi>V</mi> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mrow> <mi>P</mi> <mi>P</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <mi>P</mi> <mi>P</mi> <mi>C</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
上式中，AVI表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n表示为共振阶数，无量纲；WOB表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)表示为钻柱矩阵的柔度。
11.如权利要求10所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
上式中，i表示为钻头处井深，0表示为井口处，表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li表示为钻柱单位长度，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N，Ai表示为i井深处计算所述柔度的钻具对应的横截面面积。
12.如权利要求1至6中任意一项所述的一种钻井钻压计算方法，其特征在于，采用下式计算所述能效评价综合指数：
<mrow> <mi>E</mi> <mi>F</mi> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>4</mn> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;pi;d</mi> <mi>B</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>13.33</mn> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mi>B</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
上式中，EFF表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB表示为有效钻压，单位为N，RPM表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB表示为钻头直径，单位为mm，μ表示为钻头滑动摩擦系数。
13.一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述装置包括：
振动强度指数计算模块，用于获取钻柱的力学特征数据和实时钻井数据，利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；
能效评价指数计算模块，用于获取的包括有效钻压、机械钻速、钻头转速及钻头物理参数的钻井工程参数，并利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；
最优钻压计算模块，用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速确定钻井的最优钻压。
14.如权利要求13所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述最优钻压计算模块包括：
第一判断模块，用于当判断所述井下轴向振动强度指数大于预设阈值或呈递增趋势时，执行将有效钻压提升第一钻压步长、将钻头转速降低第一转速步长的第一执行步骤，当满足所述井下轴向振动强度指数降低、能效评价综合指数降低、机械钻速升高的调整条件时将当前有效钻压设置为最优钻压。
15.如权利要求14所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述最优钻压计算模块还包括：
第二判断模块，用于在达到所述第一执行步骤执行的重复次数或者达到所述有效钻压的上限值时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第一百分比、将当前钻压提高初始值的第二百分比的第二执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值，若在所述恢复至初始值的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
16.如权利要求15所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述最优钻压计算模块还包括：
第三判断模块，用于在所述钻头转速逐步恢复至初始值后仍不满足所述调整条件时，执行抽离井底，释放钻柱扭矩，并将所述钻头转速设置为初始值的第三百分比、将所述当前钻压提高初始值的第四百分比的第三执行步骤；设置将所述钻头转速逐步恢复至初始值的第五百分比，若在所述恢复至值初始值的第五百分比的过程中判断出满足所述调整条件时，将当前有效钻压设置为最优钻压。
17.如权利要求16所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述最优钻压计算模块采用下述中的至少一种设置方式计算得到所述钻井的最优钻压：
所述预设阈值的取值为1；
所述当前有效钻压提升的第一钻压步长的取值为：10kN；
所述钻头转速降低的第一转速步长的取值范围为：5～10rev/min；
所述第一执行步骤执行的重复次数的取值范围为：3～5；
所述第一百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第二百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第三百分比的取值范围包括：40％～50％；
所述第四百分比的取值范围包括：10％～20％；
所述第五百分比的取值包括：70％～80％。
18.如权利要求13所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述振动强度指数计算模块建立的噪声与干扰对所述数据影响的分析模型为：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-X(k|k-1))
其中，
X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)
Kg(k)＝P(k|k-1)/(p(k|k-1)+R)
P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q
P(k-1|k-1)＝(1-Kg(k-1))*P(k-1|k-2)
上式中，k表示实时钻井数据的当前样点，X(k|k)表示为所述当前样点优化后的数据；X(k|k-1)表示为所述当前样点的上一个样点的预估值，Z(k)表示为获取的所述当前样点的实际测量值，Kg(k)表示为获取的所述当前样点的误差增量；
P(k|k-1)表示为X(k|k-1)对应的方差，P(k-1|k-1)表示为X(k-1|k-1)对应的方差，R表示为设置的第一方差常量，所述R取值为0.1；Q表示为设置的第二方差常量，取值为e-6。
19.如权利要求13所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述振动强度指数计算模块采取下述模型计算得到井下轴向振动强度指数：
<mrow> <mi>A</mi> <mi>V</mi> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mrow> <mi>P</mi> <mi>P</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <mi>P</mi> <mi>P</mi> <mi>C</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
上式中，AVI表示为当前作业条件下钻柱的井下轴向振动强度指数，无量纲；ΩRPM表示为钻具轴向振动频率，单位为弧度/秒；n表示为共振阶数，无量纲；WOB表示为当前钻压，单位为牛，N；ROP表示为机械钻速，单位为m/s，Ch,bit(nΩRPM)表示为钻柱矩阵的柔度；
采用下式计算所述钻柱矩阵的柔度Ch,bit(nΩRPM)：
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>n&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>sin</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> <msqrt> <mrow> <mi>E</mi> <mo>/</mo> <mi>&amp;rho;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>l</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>h</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
上式中，i表示为钻头处井深，0表示为井口处，表示为从钻头处井深i处以i＝i-1依次计算至井口处的值，E表示为钻柱弹性模量，单位Pa；ρ表示为钻柱钢材密度，单位kg/m3，li表示为钻柱单位长度，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向拉长量，单位为米，表示为当前转速下的钻柱轴向内力，单位为牛，N，Ai表示为i井深处计算所述柔度的钻具对应的横截面面积。
20.如权利要求13所述的一种钻井钻压计算装置，其特征在于，所述能效评价指数计算模块采用下式计算所述能效评价综合指数：
<mrow> <mi>E</mi> <mi>F</mi> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mi>W</mi> <mi>O</mi> <mi>B</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>4</mn> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;pi;d</mi> <mi>B</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>13.33</mn> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>P</mi> <mi>M</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mi>B</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
上式中，EFF表示为能效评价综合指数，单位为MPa，WOB表示为有效钻压，单位为N，RPM表示为钻头转速，单位为rev/min，ROP表示为机械钻速，单位为m/hr，dB表示为钻头直径，单位为mm，μ表示为钻头滑动摩擦系数。
21.一种推荐钻压指示设备，其特征在于，所述设备被设置成，包括：
数据采集单元，用于采集处理计算最优钻压的钻柱力学特征数据、实时钻井数据、钻井工程参数数据；
处理单元，用于利用建立的噪声与干扰对数据影响的分析模型对所述实时钻井数据处理后与所述力学特征数据进行耦合，计算得到井下轴向振动强度指数；还用于利用所述钻井工程参数建立用于实时评价轴向振动诱发的破岩效率的能效评价综合指数；还用于基于所述井下轴向振动强度指数、能效评价综合指数和机械钻速计算钻井的最优钻压；
显示单元，用于显示所述处理单元计算得到的最优钻压。
CN201510857309.7A 2015-11-30 2015-11-30 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备 Active CN105401935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510857309.7A CN105401935B (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510857309.7A CN105401935B (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105401935A CN105401935A (zh) 2016-03-16
CN105401935B true CN105401935B (zh) 2018-04-06

Family

ID=55467650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510857309.7A Active CN105401935B (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105401935B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321064B (zh) * 2016-08-22 2019-05-07 中国石油天然气股份有限公司 钻井参数的控制方法及装置
CN106545327B (zh) * 2016-12-09 2017-11-28 北京四利通控制技术股份有限公司 智能司钻钻机控制系统
CN109145322A (zh) * 2017-06-19 2019-01-04 中国石油化工股份有限公司 一种应用于空气锤钻井的机械比能计算方法和系统
CN107229599B (zh) * 2017-06-21 2020-11-10 西南石油大学 一种监测钻柱扭转振动的方法
CN107355210A (zh) * 2017-08-31 2017-11-17 安徽三山机械制造有限公司 一种基于力度检测的矿井钻机自动控制系统
CN109165374A (zh) * 2018-07-27 2019-01-08 中国石油天然气集团有限公司 井下钻具横向振动评估方法及装置
CN109281649A (zh) * 2018-08-13 2019-01-29 中国石油天然气集团有限公司 钻井优化方法及装置
CN112031749A (zh) * 2019-05-16 2020-12-04 中国石油集团工程技术研究院有限公司 一种油气钻探用钻头综合性能评价方法
CN113530519B (zh) * 2020-04-15 2024-05-03 中国石油化工股份有限公司 分布式钻井动态参数监测装置及方法
CN113034001B (zh) * 2021-03-24 2022-03-22 西南石油大学 一种基于井下工程参数的评价数据处理方法及系统
CN116910435A (zh) * 2023-07-20 2023-10-20 北京蓝海智信能源技术有限公司 一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008070829A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Nabors Global Holdings Ltd. Automated mse-based drilling apparatus and methods
CN101566059B (zh) * 2009-05-27 2014-06-04 中曼石油天然气集团股份有限公司 广适应的新型自动送钻装置
CN101899969B (zh) * 2010-03-24 2013-04-17 苏州锐石能源开发技术有限公司 实时实地钻井全参数优化方法
CN103046918B (zh) * 2011-10-13 2015-06-03 中国石油天然气集团公司 一种钻井参数优化的方法和装置
CA2863586C (en) * 2012-02-24 2018-05-15 Landmark Graphics Corporation Determining optimal parameters for a downhole operation
US9027670B2 (en) * 2012-06-21 2015-05-12 Schlumberger Technology Corporation Drilling speed and depth computation for downhole tools
CA2900113A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-14 Schlumberger Canada Limited System and method for controlling a drilling process
CN103790568B (zh) * 2014-01-07 2016-08-17 西南石油大学 一种钻井参数与效率实时优化方法
CN104453841B (zh) * 2014-10-23 2017-02-15 中国石油天然气集团公司 钻井节能提速导航优化方法
CN104695937B (zh) * 2015-02-16 2017-05-10 中国石油天然气集团公司 钻井综合提速优化专家系统
CN104879064A (zh) * 2015-04-09 2015-09-02 中国石油天然气集团公司 一种基于井段平均比能的钻头配置方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105401935A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105401935B (zh) 一种钻井钻压计算方法、装置及钻压指示设备
US10416024B2 (en) System and method for monitoring and controlling underground drilling
Kapitaniak et al. Unveiling complexity of drill–string vibrations: Experiments and modelling
US8504308B2 (en) System and method for fatigue analysis of a bottom hole assembly
US11078772B2 (en) Drilling system for monitoring and displaying drilling parameters for a drilling operation of a drilling system
EP2917476B1 (en) Downhole determination of drilling state
EP3047097B1 (en) Method to predict, illustrate, and select drilling parameters to avoid severe lateral vibrations
JP6360837B2 (ja) ボアホール装置の計算モデルの演算パラメータの決定方法と装置、電子制御装置およびボアホール装置
CN102575516A (zh) 根据地面测量估计井下钻探振动振幅的方法
CN104514539A (zh) 钻探系统及用于对地下钻探操作中的振动进行预测的方法
CN102687041A (zh) 根据地面测量估计井下钻探振动指标的方法
US9739139B2 (en) Intervention operations with high rate telemetry
GB2518282A (en) Drilling system and method for monitoring and displaying drilling parameters for a drilling operation of a drilling system
Bavadiya et al. Experimental investigation of the effects of rotational speed and weight on bit on drillstring vibrations, torque and rate of penetration
Li et al. A Review of the Research and Development of High‐Frequency Measurement Technologies Used for Nonlinear Dynamics of Drillstring
CN109165374A (zh) 井下钻具横向振动评估方法及装置
CN111622752A (zh) 一种三维井筒系统的提速评价方法
Greenwood Vibration monitoring and mitigation-an integrated measurement system
Field et al. Techniques for successful application of dynamic analysis in the prevention of field-induced vibration damage in MWD tools
Branscombe Investigation of Vibration Related Signals for Monitoring of Large Open‐Pit Rotary Electric Blasthole Drills
Zheng Fatigue estimation of drill-string and drill-pipe threaded connection subjected to random loadings
EP3359775B1 (en) A method and a system for optimising energy usage at a drilling arrangement
Suryadi A New Fatigue Management Workflow for BHA Integrity Risk Reduction
CN103256038B (zh) 监控井下钻头使用状况的方法
Pan Stability Analysis of the Rotary Drill-String

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant